核壳乳液/超细纤维复合材料的制备与性能研究

发布时间：2021-03-27 22:52

　　以聚氨酯树脂和PA或PET超细纤维制备的超细纤维功能性复合材料常用于过滤、包装、服装等行业。基体树脂一般采用溶剂型聚氨酯树脂,带来严重的环境污染问题。以水性聚氨酯树脂（WPU）作为复合材料树脂基体可以解决环保问题,但水性聚氨酯由于亲水基团的引入使耐水性降低,严重影响材料在湿环境下的强度。本论文合成了以WPU为壳、聚丙烯酸酯为核的聚丙烯酸酯/WPU核壳乳液,使其兼具聚丙烯酸酯优良的耐水性和聚氨酯的力学性能,用作超纤复合材料的树脂基体,并采用海岛纤维无纺布作为增强材料制备了超纤复合材料。研究了核壳乳液的合成工艺对树脂耐水性的影响及复合材料制备工艺,主要研究内容如下:研究了水性聚氨酯种子乳液的合成工艺对乳液粒径和稳定性的影响。以IPDI为异氰酸酯组分、PTMG2000为聚醚组分、DMPA为亲水单体、丙烯酸羟乙酯为封端剂,用丙酮法合成了水性聚氨酯种子乳液,研究了原料比对核壳乳液形成的影响,并对乳液进行粒径及稳定性测试。结果表明,R值为1.2、DMPA含量为8%,种子乳液平均粒径67nm,有较好的稳定性。以溶胀法制备了聚丙烯酸酯/WPU核壳乳液,研究了反应条件对核壳乳液形态以及乳胶膜性能的影响。... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－８水性聚氨酯的链段结构示意图??Ｆｉｇ．１－８?ＷＰＵ?ｓｅｇｍｅｎｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??

子链中引入双键，在引发剂作用下引发丙烯酸酯和引入的双键之间的反应，从而在聚??氨酯和丙烯酸酯之间形成交联键增加相容性［６５］。本课题在异氰酸根封端的聚氨酯预聚??体中接入丙烯酸羟乙酯，引进双键，反应式如图３－１所示：??〇ＣＮ＇／ＶＶＷＶＡＡＡＡＡＡＡＡＡ／＇?ＮＣＯ??０??ＩＩ??ｈ２ｃ＝ｃ－ｃ－ｏ－ｃｈ２ｃｈ２ｏｈ??Ｖ?０??ＩＩ??ＯＣＮ—ｗｗｗｗｗｗ．?ＮＨｃ〇〇－ＣＨ２ＣＨ２－〇－Ｃ－Ｃ＝ＣＨ２??图３－１聚氨酯预聚体中接入双键的反应式??Ｆｉｇ．３－１?Ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｏｕｂｌｅ?ｂｏｎｄ?ｉｎｔｏ?ｔｈｅ?ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ?ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ??为了研究丙烯酸羟乙酯的引入对核壳乳液形成的影响，做一组对照实验，将未接??入双键的聚氨酯作为种子乳液，将丙烯酸酯加入种子乳液中直接出现团聚块，而在种??子乳液中引入双键后，加入丙烯酸酯组分能够形成稳定的复合乳液，乳液透明略泛蓝??光，成膜较快。加入丙烯酸羟乙酯后，形成的核壳乳液和纯聚氨酯乳液粒径体积分布??如下图。??ＰＵ??２５－?１?—＊－ＰＵＡ??Ｉ－?Ａ??Ｉ＇５：?＼ｌ?＼??Ｖ??〇？?—Ｌ／、、——￣．＿．——＊??０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００??Ｓｉｚｅ（ｄ．ｎｍ）??图３－２纯ＰＵ和ＰＵＡ粒径体积分布图??Ｆｉｇ．３－２?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｕｒｅ?ＰＵ?ａｎｄ?ＰＵＡ??从图中可以看出，均只有一个峰，表明粒径分布比较均一，纯ＰＵ的平均粒径为

１０８．２ｎｍ，粒径分布指数为０．３７７。稳定性也比较好，放置６个月基本无沉降。并且将??乳液稀释１０倍，用磷钨酸（１％磷钨酸溶液，用Ｉｍｏｌ／ＬＮａＯＨ中和至ＰＨ为６）染色??后的ＴＥＭ，结果如图３－３所示。??ｍｍ§ｇ￥．??图３－３核壳乳液的ＴＥＭ图??Ｆｉｇ．３－３?ＴＥＭ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ?ｅｍｕｌｓｉｏｎ??从左图中可以明显看到有核壳结构的粒子并且粒径比较均一，右图为单一粒子放??大图可以观察到壳层材料包裹在核结构上，该粒子粒径较大，大约在２５０ｎｍ左右。外??层颜色较深的是ＰＵ，内层颜色较浅的是聚丙烯酸酯，因为ＰＵ分子链中有－ＣＯＯ－的存??在，使分子链上电子云密度增加，经染色后在电镜下观察时电子透过率低，呈现出较??深的颜色，而聚丙烯酸酯分子链上电子云密度较小显色较浅，所以形成的是以ＰＵＳ??壳、聚丙烯酸酯为核的核壳结构乳液。??，３〇ｉ???５０－?Ｉ??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ（ｃｍ－ｌ）??图３？４?ＰＵ、ＰＵＡ的红外谱图??Ｆｉｇ３－４?Ｔｈｅ?ｉｎｆｒａｒｅｄ?ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＵ?ａｎｄ?ＰＵＡ??２９??


本文编号：3104382